CN109929962A - 用于炼钢转炉煤气的耐高温超净除尘设备及除尘方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金除尘领域，具体涉及用于炼钢转炉煤气的耐高温超净除尘设备及除尘方法。本发明的用于炼钢转炉煤气的耐高温超净除尘设备，按照煤气排放流向，由上游到下游依次包括与转炉连通的蒸发冷却塔、陶瓷纤维脉冲除尘器及风机，其中，所述蒸发冷却塔的顶部设置有蒸发冷却喷水器；所述陶瓷纤维脉冲除尘器包括脉冲清灰系统和过滤系统。本发明大幅放宽了煤气的降温要求，简化了工艺流程，能满足低于10mg/m3的超净排放要求，同时提升了除尘系统对生产工艺变化的适应性。
Description
技术领域
本发明属于冶金除尘领域，具体涉及用于炼钢转炉煤气的耐高温超净除尘设备及除尘方法。
背景技术
冶金行业炼钢转炉工艺中，吹入转炉的氧气与铁水中的碳反应后产生的烟气由转炉炉口排出，该烟气中含有大量的CO气体，因此也称转炉煤气，现有技术处理转炉煤气主要采用干法煤气除尘系统。转炉煤气在煤气风机负压作用下进入蒸发冷却塔，在喷水雾化的作用下对烟气进行降温和调质，使烟气的性质满足静电除尘器的要求，同时将烟气中的粗颗粒粉尘沉降分离出来。降温调质后的转炉煤气经煤气管道进入静电除尘器，在静电场的作用下进一步净化烟气，将细灰从烟气中分离出来。净化后的转炉煤气经风机之后，低品质煤气直接经放散烟囱放散，高品质煤气还要经过煤气洗涤冷却塔的降温洗涤后再进入煤气柜储存。
上述干法工艺流程是目前国内普遍采用的转炉除尘工艺，该工艺需要根据各生产阶段的实际情况控制蒸发冷却塔内喷水量及雾化效果，从而使转炉煤气的降温及粉尘调质效果达到最佳，以满足静电除尘器的要求，并通过自动化手段精确调整除尘系统的风量，使其与生产工艺相匹配。但是，从现在的已投用的转炉煤气干法除尘系统的实际运行效果看，很难长期稳定的控制喷水量、雾化效果及风量等参数，进而导致排放不达标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于炼钢转炉煤气的耐高温超净除尘设备。
本发明的再一目的在于提供针对炼钢转炉煤气的除尘方法。
根据本发明具体实施方式的用于炼钢转炉煤气的耐高温超净除尘设备，所述除尘设备按照煤气排放流向，由上游到下游依次包括与炼钢转炉连通的蒸发冷却塔、陶瓷纤维脉冲除尘器和风机，其中，
所述蒸发冷却塔的顶部设置有蒸发冷却喷水器；所述陶瓷纤维脉冲除尘器包括脉冲清灰系统和过滤系统，其中，
所述过滤系统包括多组相互并联的过滤单元，每个过滤单元包括壳体、灰斗和陶瓷滤筒，
所述壳体的下部与所述灰斗的上部连通，所述灰斗上开设有进风口，所述壳体的顶部开设有出风口，且所述壳体的出风口与所述灰斗的进风口相对设置；
所述壳体的内部水平设置有花板，所述花板将所述壳体分隔成上部的净气室和下部的过滤室；
多根陶瓷滤筒呈矩阵式分布，所述陶瓷滤筒的出气端嵌入所述花板内，并与所述净气室连通，且所述陶瓷滤筒的进气端与所述过滤室连通；
相邻陶瓷滤筒之间的距离为30～50mm。
根据本发明具体实施方式的用于炼钢转炉煤气的耐高温超净除尘设备，所述风机的下游还设有放散烟囱和煤气冷却塔，所述放散烟囱与所述煤气冷却塔并联设置，所述放散烟囱与所述煤气冷却塔之间设置有切换站，用于转换转炉煤气在放散烟囱与煤气冷却塔之间的排放方向。煤气冷却塔的下游还连接有煤气柜。
现有技术的静电除尘器主要去除转炉煤气中粒径在20～100μm之间的粉尘，对于粒径小于10μm的粉尘去除率较低。净化后的转炉煤气经切换站，可通过放散烟囱直接放散或进入煤气冷却塔继续降温，此处烟气温度在170℃，煤气放散的粉尘浓度值一般为15～20mg/m3。
本发明的陶瓷纤维脉冲除尘器可以去除煤气中粒径在1～100μm之间的粉尘，净化后的转炉煤气经切换站，可通过放散烟囱直接放散或进入煤气冷却塔继续降温，此处烟气温度在250℃，煤气放散的粉尘浓度值可低于5mg/m3，满足超净排放要求。
根据本发明具体实施方式的用于炼钢转炉煤气的耐高温超净除尘设备，所述煤气冷却塔的顶部还设置有煤气冷却喷水器。
现有技术的除尘器出口的粉尘浓度设计值一般为15～20mg/m3，而煤气冷却塔一般布置在煤气柜前，并没有对经烟囱放散的煤气进行处理，只是对回收的煤气有一定的除尘作用。
本发明上游的陶瓷纤维脉冲除尘器净化效率已经完全满足要求，因此只需考虑煤气冷却塔的降温效果，如按降温需求增加喷水量及塔高等。
根据本发明具体实施方式的用于炼钢转炉煤气的耐高温超净除尘设备，所述蒸发冷却塔的底部连接有粗灰仓，用于承接转炉煤气中沉降到蒸发冷却塔底的粗颗粒。
根据本发明具体实施方式的用于炼钢转炉煤气的耐高温超净除尘设备，所述陶瓷纤维脉冲除尘器的底部连接有细灰仓，用于承接陶瓷纤维脉冲除尘器过滤转炉煤气得到的细粉尘。
经本发明的陶瓷纤维脉冲除尘器处理后，细灰仓收集的细粉尘粒径主要集中在在1～100μm之间，除尘器出口煤气含尘浓度可低于5mg/m3。
根据本发明具体实施方式的炼钢转炉煤气的除尘方法，包括以下步骤：
(1)将炼钢转炉煤气通入蒸发冷却塔，沉降转炉煤气中的粗颗粒，转炉煤气温度降至400℃～600℃；
(2)将蒸发冷却塔处理后的转炉煤气通入陶瓷纤维脉冲除尘器，过滤转炉煤气中的细粉尘，粉尘排放浓度不大于5mg/Nm3。
陶瓷纤维脉冲除尘器处理后的转炉煤气进入放散烟囱或煤气冷却塔，所述放散烟囱与所述煤气冷却塔并联设置，所述放散烟囱与所述煤气冷却塔之间设置有切换站，用于转换转炉煤气在放散烟囱与煤气冷却塔之间的排放方向。
根据本发明具体实施方式的炼钢转炉煤气的除尘方法，所述煤气冷却塔的顶部还设置有煤气冷却喷水器，用于将转炉煤气的温度降至60～70℃。
根据本发明具体实施方式的炼钢转炉煤气的除尘方法，步骤(1)中，经蒸发冷却塔沉降得到的粗颗粒进入蒸发冷却塔底部连通的粗灰仓。
根据本发明具体实施方式的炼钢转炉煤气的除尘方法，步骤(2)经陶瓷纤维脉冲除尘器过滤得到的细粉尘进入陶瓷纤维脉冲除尘器的底部连通的细灰仓。
本发明的有益效果：
本发明提供一种针对炼钢转炉煤气的除尘设备和相应的除尘方法。本发明的电弧炉除尘设备使用了耐高温超净脉冲除尘器，该耐高温超净脉冲除尘器采用耐高温的高效陶瓷纤维滤料，陶瓷滤筒结构强度可达15kg/cm，单根陶瓷滤筒的过滤面积可实现1.84m2，因此，可以有效过滤烟尘。陶瓷滤筒之间的距离小于50mm，不但能够有效的防止陶瓷滤筒间相互碰撞造成破损，而且可以有效的控制设备的占地面积。
利用本发明的电弧炉除尘设备处理电弧炉的烟气后，排放浓度≤5mg/Nm3，最低可达到1mg/Nm3，达到超净排放要求，满足超净排放要求；提高了除尘工艺的温度上限，简化除尘工艺，降低除尘系统对生产工艺的要求。
附图说明
图1为根据本发明具体实施方式的除尘设备的结构示意图；
图2为根据本发明的具体实施方式的除尘设备中的除尘单元的结构示意图；
其中，1-转炉；2-汽化冷却烟道；3-蒸发冷却喷水器；4-蒸发冷却塔；5-煤气管道；6-陶瓷纤维脉冲除尘器；7-风机；8-消声器；9-放散烟囱；10-切换站；11-煤气冷却塔；12-煤气冷却喷水器；13-接煤气柜管道；14-粗灰仓；15-细灰仓；81-净气室；82-过滤室；83-灰斗；84-陶瓷滤筒；85-花板；86-进风口；87-出风口；89-壳体。
具体实施方式
如图1所示，按照煤气排放流向，本发明的耐高温超净除尘设备，由上游到下游依次包括与转炉1连通的蒸发冷却塔4、陶瓷纤维脉冲除尘器6和风机7，所述蒸发冷却塔4的顶部设置有蒸发冷却喷水器3。所述风机7的下游还设有放散烟囱9和煤气冷却塔11，所述放散烟囱9与所述煤气冷却塔11并联设置，所述放散烟囱9与所述煤气冷却塔11之间设置有切换站10，用于转换转炉煤气在放散烟囱9与煤气冷却塔11之间的排放方向。所述煤气冷却塔11的顶部还设置有煤气冷却喷水器12。
所述蒸发冷却塔4的底部连接有粗灰仓14，用于承接转炉煤气中沉降到蒸发冷却塔4底部的粗颗粒。所述陶瓷纤维脉冲除尘器6的底部连接有细灰仓15，用于承接陶瓷纤维脉冲除尘器6过滤转炉煤气得到的细粉尘。
所述陶瓷纤维脉冲除尘器6包括脉冲清灰系统和过滤系统。如图2所示，所述过滤系统包括多组相互连接的除尘单元，每个所述除尘单元包括壳体89和灰斗83，所述壳体89的下部与所述灰斗83的上部连通，所述灰斗83的形状为漏斗形，所述灰斗上开设有进风口86，所述壳体的顶部开设有出风口87，且所述出风口87与所述进风口86相对设置；所述壳体89的内部水平设置有花板85，所述花板85将所述壳体分隔成上部的净气室81和下部的过滤室82，所述花板85上矩阵式分布有多根陶瓷滤筒84，多根陶瓷滤筒84呈矩阵式分布，所述陶瓷滤筒84的出气端嵌入所述花板85内，并与所述净气室81连通，且所述陶瓷滤筒84的进气端与所述过滤室82连通；相邻的两个所述陶瓷滤筒84之间的距离为30～50mm。
利用上述除尘设备，炼钢转炉煤气的除尘方法包括以下步骤：
(1)将炼钢转炉煤气通入蒸发冷却塔，沉降转炉煤气中的粗颗粒，转炉煤气温度降至400℃～600℃；
(2)将蒸发冷却塔处理后的转炉煤气通入陶瓷纤维脉冲除尘器，过滤转炉煤气中的细粉尘
大颗粒粉尘直接沉降至灰斗底部，小颗粒粉尘随气流上升至过滤室；
在花板上下层压差的作用下，热烟气由外至内通过陶瓷滤筒并进入净气室，粉尘被滞留在滤筒外侧；净化后的气体再由除尘器出风口排出，从而达到除尘的目的；
随着过滤的进行，滤筒外侧的粉尘层不断增厚，当达到一定阻力时，除尘脉冲清灰系统启动，将压缩空气逆气流方向喷入滤筒，通过反吹作用将滤筒外壁粉尘吹落，从而达到清灰目的；
经除尘器出口排放的烟气浓度不大于5mg/Nm3，由于除尘器外部设有保温层，烟气温降可控制在10℃左右。
结合附图1，具体说明本发明的除尘工艺：
转炉炉内烟气(荒煤气)通过煤气除尘系统的负压作用，经炉口烟罩进入汽化冷却烟道2降温，再进入蒸发冷却塔4。荒煤气在蒸发冷却塔内通过蒸发冷却喷水器3降温，温度由900～1000℃降至400～600℃。在此过程中，荒煤气中的粒径在100μm以上粗颗粒直接沉降到塔底部，通过输灰系统输送至粗灰仓14，去除的粗灰量约占总灰量的40％。蒸发冷却塔4内喷水量可根据烟气量及烟气温度自动调节。经蒸发冷却塔4降温的荒煤气通过煤气管道5进入陶瓷纤维脉冲除尘器6过滤净化，过滤收集的粒径在1～100μm之间细粉尘通过输灰系统输送至细灰仓15，去除的细灰量约占总灰量的60％。经陶瓷纤维脉冲除尘器6净化后的净煤气再经风机7及消声器8进入切换站10，低品质煤气直接经放散烟囱9放散，高品质煤气进入煤气冷却塔11。净煤气经煤气冷却塔降温洗涤后，温度降至60～70℃左右，再经接煤气柜管道13进入煤气柜储存。
汽化冷却烟道2上还设有炉口微差压检测系统，除尘系统可根据炉口微差压数据及冶炼状态调节风机风量，保证烟道内时刻处于微正压环境，以防因吸入过量空气而影响煤气品质。风机转速可通过PID控制模块，根据转炉不同的冶炼工况实现自动调整。
蒸发冷却塔4内喷水量可根据烟气量及烟气温度进行调节，使塔出口处烟气温度变化平稳，以保证除尘器的运行效果及寿命。由于蒸发冷却塔内降温要求的上限放宽至400～600℃，塔内喷水量更容易控制，更能确保整个系统的干法除尘环境。
本发明的除尘设备的陶瓷纤维脉冲除尘器的过滤材质为一种以陶瓷纤维为基材的管状滤料，具有过滤精度高、耐高温、耐水解等特点，其理论耐温最高可达到900℃，该材料为硬质结构，不具有挠性，因此使用寿命长，且安装不需要袋笼支撑，重量轻，更换方便。
根据本发明的除尘设备，陶瓷纤维脉冲除尘器需要克服耐温问题，除陶瓷滤筒本身为耐温滤料外，除尘器的本体、除尘管道及其它结构部件同样需要具备耐温特性，除尘器结构本体及管道材质不能再采用Q235，可根据不同温度采用Q345、15CrMo或304不锈钢材质。设备各部件间的密封件、监测仪表，操作箱等同样需具备耐高温特性，以保证除尘器整体低于2％的漏风率。
为防止因设备外壳过度散热造成内部结构以及对外界操作人员的潜在意外伤害，除尘器外壳做整体隔温包覆。
本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。
Claims (10)
1.用于炼钢转炉煤气的耐高温超净除尘设备，其特征在于，所述除尘设备按照煤气排放流向由上游到下游依次包括与炼钢转炉连通的蒸发冷却塔、陶瓷纤维脉冲除尘器及风机，其中，
所述蒸发冷却塔的顶部设置有蒸发冷却喷水器；所述陶瓷纤维脉冲除尘器包括脉冲清灰系统和过滤系统，其中，
所述过滤系统包括多组相互并联的过滤单元，每个过滤单元包括壳体、灰斗和陶瓷滤筒，
所述壳体的下部与所述灰斗的上部连通，所述灰斗上开设有进风口，所述壳体的顶部开设有出风口，且所述壳体的出风口与所述灰斗的进风口相对设置；
所述壳体的内部水平设置有花板，所述花板将所述壳体分隔成上部的净气室和下部的过滤室；
多根陶瓷滤筒呈矩阵式分布，所述陶瓷滤筒的出气端嵌入所述花板内，并与所述净气室连通，且所述陶瓷滤筒的进气端与所述过滤室连通；
相邻陶瓷滤筒之间的距离为30～50mm。
2.根据权利要求1所述的用于炼钢转炉煤气的耐高温超净除尘设备，其特征在于，所述风机的下游还设有放散烟囱和煤气冷却塔，所述放散烟囱与所述煤气冷却塔并联设置，所述放散烟囱与所述煤气冷却塔之间设置有切换站，用于转换转炉煤气在放散烟囱与煤气冷却塔之间的排放方向。
3.根据权利要求2所述的用于炼钢转炉煤气的耐高温超净除尘设备，其特征在于，所述煤气冷却塔的顶部还设置有煤气冷却喷水器。
4.根据权利要求1所述的用于炼钢转炉煤气的耐高温超净除尘设备，其特征在于，所述蒸发冷却塔的底部连接有粗灰仓，用于承接转炉煤气中沉降到蒸发冷却塔底部的粗颗粒。
5.根据权利要求1所述的用于炼钢转炉煤气的耐高温超净除尘设备，其特征在于，所述陶瓷纤维脉冲除尘器的底部连接有细灰仓，用于承接陶瓷纤维脉冲除尘器过滤转炉煤气得到的细粉尘。
6.炼钢转炉煤气的除尘方法，其特征在于，所述除尘方法包括以下步骤：
(1)将炼钢转炉煤气通入蒸发冷却塔，沉降转炉煤气中的粗颗粒，转炉煤气温度降至300℃～400℃；
(2)将蒸发冷却塔处理后的转炉煤气通入陶瓷纤维脉冲除尘器，过滤转炉煤气中的细粉尘，粉尘排放浓度不大于5mg/Nm3。
7.根据权利要求6所述的炼钢转炉煤气的除尘方法，其特征在于，陶瓷纤维脉冲除尘器处理后的转炉煤气进入放散烟囱或煤气冷却塔，所述放散烟囱与所述煤气冷却塔并联设置，所述放散烟囱与所述煤气冷却塔之间设置有切换站，用于转换转炉煤气在放散烟囱与煤气冷却塔之间的排放方向。
8.根据权利要求7所述的炼钢转炉煤气的除尘方法，其特征在于，所述煤气冷却塔的顶部还设置有煤气冷却喷水器，用于将转炉煤气的温度降至60～70℃。
9.根据权利要求6所述的炼钢转炉煤气的除尘方法，其特征在于，步骤(1)中，经蒸发冷却塔沉降得到的粗颗粒进入蒸发冷却塔底部连通的粗灰仓。
10.根据权利要求6所述的炼钢转炉煤气的除尘方法，其特征在于，步骤(2)中，经陶瓷纤维脉冲除尘器过滤得到的细粉尘进入陶瓷纤维脉冲除尘器的底部连通的细灰仓。
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